Kohle in einem Kohlekraftwerk durch nachhaltigeres Eisenpulver zu ersetzen, ist das Ziel, an dem TU/e, Team SOLID, die Provinz Noord-Brabant und Metalot gemeinsam arbeiten. Im Rahmen des Projekts Metal Power wollen sie ein System zur Energiespeicherung über Metall weiterentwickeln. Mitte 2019 wird das zu testende Demonstrationssystem fertig sein.
TU/e erforscht seit einigen Jahren die Grundlagen für metallische Brennstoffe und das Studententeam SOLID hat kürzlich ein Testsystem gebaut, in dem Eisenpulver verbrannt wird. Mit der freigesetzten Wärme wird Dampf erzeugt. Das verbrannte Eisenpulver, das Rostpulver, wird aufgefangen. „Was wir tun, ist ein Teil des Kreislaufprozesses”, erklärt Geert Vergoossen, Vorsitzender des SOLID-Teams. Das eingefangene Rostpulver wird zur Herstellung von Eisenpulver verwendet, indem Wasserstoff hindurchgeblasen wird. „Das Wasserstoffteilchen wird dann wieder an das Sauerstoffteilchen gebunden, wodurch sich wieder Eisen bildet. Laut Vergoossen ist es ein zirkulärer Prozess, der kein CO2 mehr verwendet. Auch im Eisenpulver kann Energie über einen längeren Zeitraum gespeichert werden. „Sie haben fast keinen Verlust durch ein Leck oder eine Batterieentladung.”
DEMONSTRATIONSSYSTEM
Das erste Ziel im Rahmen des Metal Power-Projekts ist die Skalierung des Testsystems auf ein 100 Kilowatt Demonstrationssystem am Metalotcampus in Cranendonck. Philip de Goey, Projektleiter, Professor an der TU/e und Vorsitzender von Metalot3C, dem Innovationszentrum von Metalot, sieht eine rasante Vergrößerung vor sich. „Mit diesem Demonstrationssystem wollen wir zeigen, dass eine großtechnische Verbrennung von Metallpulver, in diesem Fall Eisenpulver, möglich ist.”
Nach dem hundert Kilowatt Demonstrationssystem will De Goey das System jedes Mal einen Schritt größer machen. „Bei hundert Kilowatt muss man über die Kapazität nachdenken und die Autos, die man für Transporte benötigt. Aber wir arbeiten jetzt mit Shell zusammen, um diese Kapazität um das Zehnfache zu erhöhen. Das ist ein Megawatt und das bringt genug Energie für eine kleine Nachbarschaft.”
Letztendlich geht es darum, dass Eisenpulver in einem Kohlekraftwerk die Kohle ersetzen kann. „Wir werden das in Schritten machen. Wenn wir das System in einem Megawatt darstellen können, werden wir natürlich auf Probleme stoßen, auf die wir wahrscheinlich auch in größerem Umfang stoßen würden. So können wir Probleme beheben, bevor das System in einem Kohlekraftwerk wirklich funktioniert”, sagt De Goey.
BRAUEREI
Die in der Industrie verwendete Wärme besteht größtenteils aus Dampf. Daher wird das Demonstrationssystem zunächst an eine Fabrik angeschlossen. Die TU/e ist im Gespräch mit einer Brabanter Bierbrauerei, um das System dort zu testen. „Nach diesem Test werden wir umfangreiche Tests auf dem Campus Metalot durchführen”, erklärt De Goey. „Zum Beispiel werden wir verschiedene Eisenpulver ausprobieren. Alle diese Tests dienen dazu, festzustellen, ob das System ordnungsgemäß funktioniert oder nicht”. Der Bau des Demonstrationssystems und die Erprobung der Möglichkeiten, Eisenpulver im großen Stil anstelle von Kohle zu verbrennen, wird etwa zwei Jahre dauern. Damit ist das Projekt Metal Power abgeschlossen. „Wir hoffen auch, ein 1-Megawatt-Demonstrationssystem zu bauen, das dieses Projekt überlappt”, sagt De Goey. Ob dies gelingt, bleibt abzuwarten.
METALLKRAFTSTOFFE
Metallische Brennstoffe sind einer der Materialien, die zur Reduzierung der CO2-Emissionen eingesetzt werden. Neben Eisenpulver beschäftigen sich viele Menschen auf der ganzen Welt auch mit den Möglichkeiten von Ameisensäure, Strom und Wasserstoffgas. Laut De Goey sind die beiden Letztgenannten für den Ersatz von Kohlekraftwerken nicht sehr vielversprechend. „Strom konnte nur in riesigen Batterien gespeichert werden. Das ist viel zu groß und zu schwer. Und Wasserstoffgas ist langfristig schwieriger zu speichern und hat auch viel mehr Volumen. Deshalb nimmt es zu viel Platz in Anspruch”, sagt er. „Eisenpulver ist sicher und kompakt. Deshalb ist es besser geeignet.”
ZUSAMMENARBEIT
„Ich finde es sehr gut, dass so viele verschiedene Parteien an diesem Projekt beteiligt sind”, sagt Vergoossen vom Team SOLID. „Als studentisches Team können wir die Dinge sehr schnell erledigen und sind sehr flexibel. Die beteiligten Ingenieurbüros verfügen über viel Wissen und Erfahrung bei der Herstellung solcher Systeme. Wie und wo ein solches System anzuwenden ist und was die Bedeutung innerhalb eines Nachhaltigkeitsübergangs ist, ist das, was die Provinz ins Spiel bringt.” Er hält die Unterstützung dieser Parteien und die Beteiligung der Unternehmen für unerlässlich. „Verschiedene Elemente des Systems kommen von verschiedenen Unternehmen. Alle diese Unternehmen müssen also ihre Systeme anpassen, sonst können wir kein Gesamtprodukt herstellen”, sagt Vergoossen.
Dies spiegelt sich seiner Meinung nach auch in der Zusammensetzung des studentischen Teams wider. „Wir haben ein multidisziplinäres Team, das sehr gut funktioniert. Jeder hat sein Know-how woanders und kann daher eine andere Perspektive auf ein Problem oder die Lösung bieten”, sagt Vergoossen. Seiner Meinung nach hat ein Schülerteam auch eine “gesunde Portion” an Naivität. Es ist eine Gruppe von fähigen und motivierten Schülern, die wirklich etwas erreichen wollen. „Wir haben keinen kommerziellen Zweck. Das bedeutet, dass auch andere Unternehmen sehr freundlich zu uns sind.” Gerade das Nicht-Denken an kommerzielle Ziele hat einen Mehrwert innerhalb einer solchen Zusammenarbeit. „Unsere Vision wurde noch nicht durch Geld oder alte Gedanken ruiniert. Das macht uns ein wenig naiv, aber es bringt uns in die Lage, wirklich etwas zu schaffen.”
ZIEL
Das ultimative Ziel der TU/e und des Studententeams ist es, ein Ökosystem für metallische Brennstoffe als kreisförmigen Energieträger zu schaffen. Nach ihrer Ansicht ist das Demonstrationssystem ein Schritt in diese Richtung. „Wir halten es für wichtig, so viele Unternehmen wie möglich zu verbinden, die die Technologie unterstützen. Dann kann die Technologie sicher ein Erfolg werden”, erklärt Vergoossen. „Das Wichtigste für uns ist, dass so viele Parteien wie möglich zur Entwicklung beitragen.”
